Her atomun merkezinde bir çekirdek var. Çekirdeği parçalamak veya iki tanesini birleştirmeye çalışmak çok büyük enerji oluşturur. Nükleer bomba gibi silahlardaki patlama bu enerjinin salınımından geliyor. Bir nükleer silah kimyasal patlayıcı, nükleer fisyon ve nükleer füzyondan oluşur. Silahtaki patlayıcı, nükleer maddeyi sıkıştırır ve fisyon başlatır. Fisyon ile X Işını biçiminde devasa bir enerji yayılımı başlar ve füzyona neden olacak yüksek sıcaklık ve basınç oluşmuş olur.
Fisyon ve Füzyonu Anlamak
Her maddenin atomu var. Bir atomda proton, nötron ve elektron denilen üç parçacık bulunuyor. Atomun merkezine indiğinizde nötronların ve protonların birbirine yakın şekilde bağlandığı çekirdeği bulursunuz. Çoğu maddedeki çekirdek kararlıdır—nötron ve protonlar sakince yerli yerindedir.
Fisyon, ağır atomların çekirdeğinin küçük ve daha hafif çekirdeklere bölünmesi ve enerji açığa çıkmasıdır. Fisyon kendiliğinden gerçekleşebilir veya bazı çekirdeklerde dışarıdan indüklenebilir. Bunun için çekirdek nötron bombardımanına tutuluyor ve bir nötron başarıyla çekirdeğe girdiğinde kararsızlığa neden olarak fisyon başlatıyor. Uranyum ve plütonyum gibi bazı elementlerin çekirdeğinde o kadar çok nötron vardır ki içeriye giren nötron dışarıya başka nötronlar fırlatır ve bunlar da yakındaki atom çekirdeklerine çarparak zincirleme fisyon tepkimesine yol açar.
Füzyon ise bunun tam tersi. Aşırı yüksek sıcaklık ve basınç bazı hafif çekirdeklerin (az protonlu ve nötronlu) birleşmesine ve daha ağır çekirdekler oluşturmasına yol açıyor. Füzyon da fisyon gibi büyük enerji oluşturuyor.
Nükleer bomba gibi silahlarda hem fisyon hem de füzyon vardır. Bir nükleer silah II. Dünya Savaşı'ndaki tüm silahların birleşiminden daha fazla patlayıcı enerji açığa çıkarır. Buna Japonya'da kullanılan Fat Man ve Little Boy dahil.
- Hiroşima'ya Atılan Atom Bombası Sonrasında Yaşananlar
- Nagazaki'ye Atılan Atom Bombası Sonrasında Yaşananlar
Nükleer Silahın Çalışma Sistemi
Sadece belirli elementlerin belirli izotopları fisyona uygun olur (izotop, çekirdeğinde farklı sayıda nötron bulunan aynı elementin çeşitleridir). Plütonyum-239 ve uranyum-235, nükleer silahlarda en çok kullanılan iki izotop.
Tüm nükleer silahlar patlama oluşturmak için fisyonu kullanır. Bir savaşta kullanılmış ilk nükleer silah olan "Little Boy", uranyum-235 silindirinin ortası boşluklu uranyum-235 mermisiyle vurulmasıyla ateşlendi. Bu yönüyle bir tabanca gibi çalıştığı söylenebilir.
Little Boy kritik kütle (fisyonun sürdürülmesi için gereken minimum nükleer madde miktarı) taşımak için fazla küçüktü. Bu yüzden parçalar çarpıştırılarak kritik kütleye ulaşıldı ve fisyon zincir tepkimesi elde edildi.
Modern nükleer silahlar daha farklı çalışıyor. Kritik kütle, maddenin yoğunluğuna bağlıdır, yoğunluk arttıkça kritik kütle azalır. Modern silahlarda kritik olmayan iki nükleer yakıt parçasını çarpıştırmak yerine, kimyasal patlayıcı kullanılarak uranyum-235 veya plütonyum-239 metalden oluşan kritik altı çukurun etrafında patlatılır. Patlamadan gelen kuvvet içeriye doğru yönlenir, çukur sıkışır ve atomları birbirine yaklaşır. Çukur kritik kütleye ulaşacak kadar yoğunlaştığında nötronlar enjekte edilir, fisyon zincir tepkimesi başlar ve atomik patlama gerçekleşir.
Füzyon silahlarında ("termonükleer" veya "hidrojen" silahı da denir), ilk fisyon patlamasından gelen enerji, hidrojen izotoplarını "birleştirmek" için kullanılıyor. Silah tarafından salınan enerji, birkaç on milyon dereceye ulaşan bir ateş topu yaratıyor; bu sıcaklık güneşin merkeziyle aynı aralıkta (burası da füzyona uğrar).
Nükleer Savaş Başlıkları
Termonükleer silahlarda kullanılan patlamalara birincil (kimyasal ve fisyon patlaması) ve ikincil (sonraki füzyon patlaması) denir. Bununla birlikte işin arkasında çok daha karmaşık mekanizmalar var.
Örneğin, birincil saf fisyon verimsizdir – plütonyum çukuru, plütonyum-239'un çoğu fisyona uğramadan önce kendini patlatmış olur. Bu yüzden içi boş çukurun ortasına hidrojen gazı (döteryum ve trityum izotoplarından oluşan) dahil edilerek reaksiyon güçlendirilir. Etraftaki plütonyum bölünürken, hidrojen gazı füzyona uğrar ve nötronlarını salarak ek fisyona neden olur.
Benzer şekilde, ikincil patlama da yalnızca füzyon yakıtından ibaret değil; içinde katmanlar halinde plütonyum-239 veya uranyum-235 olan bir fisyon "bujisi" var. Birincil patlama ile yakıt dışarıdan sıkıştırılır ve buji süper kritik hale gelerek parçalanır, içerideki hidrojen ısınır ve daha fazla füzyon tepkimesi olmasını kolaylaştırır.
Füzyon etrafa nötron salıyor. Bu nötronlar, füzyon yakıtını çevreleyen uranyum tabakasına çarparak içindeki atomları parçalar. Sırf bu parçalanma nükleer bombanın toplam patlayıcı gücünün yarısını oluşturuyor.
Uranyum "örtüsü" içermeyen bu termonükleer silahlarda füzyonla salınan nötronlar silahtan dışarı çıktığı için silaha nötron bombası denir. Nötron bombası bu yüzden aynı verimdeki normal bir silahtan daha büyük miktarda radyasyon oluşturur. Nötron silahı Soğuk Savaş sırasında tanklara karşı kullanılacaktı. Amaç tankı yok etmek zorunda kalmadan mürettebatı devre dışı bırakmaktı.
Nükleer Yakıt
Bazı elementler bölünebilirdir ve nükleer silahlarda sadece birkaçı kullanılır. En yaygın olanı, uranyum-235 ve plütonyum-239 izotoplarıdır (hatırlatma: izotoplar, yalnızca nötron sayısı farklı olan aynı element atomlarıdır).
Uranyum dünyanın her yerinde bulunuyor ve maden yataklarından çıkarılıyor (deniz suyundan da çıkarılabilir, ancak bunu yapmak şu anda çok daha pahalı). Bununla birlikte, doğal olarak oluşan uranyumun yalnızca küçük bir kısmı (yüzde birden azı) uranyum-235'tir. Kullanılabilir uranyum üretmek, farklı uranyum izotoplarının ayrıldığı ve konsantre edildiği (genelde santrifüj ile) "zenginleştirme" süreciyle oluyor. Son derece maliyetli, zor ve zaman alıcı bir işlem ve nükleer bomba yapmanın önündeki en önemli engellerden biri (tanrıya şükür).
Plütonyum da kullanılabilir ancak yalnızca eser miktarda doğal olarak bulunur. Bu yüzden nükleer reaktörlerde fisyon işleminin yan ürünü olarak üretilir ve daha sonra "yeniden işleme" denilen yöntemle ayrıştırılır. Plütonyum ayrıştırma, uranyum zenginleştirmeden daha kolay. Çünkü aynı elementin farklı izotoplarını değil, farklı elementleri ayırmayı içeriyor. Uzaktan kumandalı ekipman ile yönetilen ve yoğun şekilde korunan tesislerde yapılır ve süreç oldukça radyoaktiftir.
1945'te ilk fisyon cihazını patlatarak nükleer silah geliştiren ülke Amerika Birleşik Devletleri oldu. Ülke yedi yıl sonra "Ivy Operasyonu" ile ilk hidrojen bombasını test etti (silah fizikçi Richard Garwin'in yardımıyla yapıldı ve kendisi bugün Endişeli Bilim Adamları Birliği yönetiminde). ABD bugün emekli (sökülmeyi bekleyen), depolanmış ve konuşlandırılmış tahmini 6.500 nükleer savaş başlığına sahip.
Sovyetler Birliği ilk nükleer silahını 1949'da geliştirdi. Rusya'nın bugün tahminen 7.000 nükleer savaş başlığı bulunuyor.
Fransa (~300 savaş başlığı), Çin (~260), Birleşik Krallık (~216), Pakistan (~130) ve Hindistan (~120) nükleer silahlara sahip. İsrail nükleer silahı olduğunu resmi olarak kabul etmez. Bazı tahminler daha büyük olsa da yaklaşık 80 savaş başlığı olduğu düşünülüyor.
Kuzey Kore'nin ne kadar nükleer bombası olduğu bilinmiyor. Büyük ihtimalle 5-10 silahı kapsayan sınırlı bir cephaneliği var ve bunun iki katını üretebilecek materyali bulunuyor.
Nükleer Bombaya Karşı Mücadele
1980'lerin ortalarındaki Soğuk Savaş'ın zirvesinde dünyada toplamda 60.000'den fazla nükleer savaş başlığı vardı. Bugün bu sayı 15.000'e indirildi ve yüzde 75'lik azalma demek.
Bu ilerleme, nükleer savaşın gerçek tehlikelerini fark eden liderler ve savunucular sayesinde oldu. Küçük bir nükleer hareketlenme bile milyonlarca insanı öldüreceğinden, ciddi iklim etkileri olacağından ve dünyanın siyasi ve ekonomik yapısına zarar vereceğinden dünyaya onarılamaz zararlar verecektir. Nükleer savaşı önlemek önemli.
Daha hızlı nükleer bomba sökümü dahil olmak üzere yapılacak çok iş var. Zira yüzlerce ABD nükleer füzesi kazara, yetkisiz veya hatalı fırlatma riskini artıracak şekilde hala tetikte tutuluyor.
Nükleer Silah ve Nükleer Bomba Hakkında Sık Sorulanlar
Nükleer silah nedir?
Nükleer bomba veya nükleer silah, nükleer fisyon, nükleer füzyon veya bu iki sürecin bir kombinasyonu sonucunda patlayıcı bir şekilde enerji açığa çıkarmak üzere tasarlanmış bir cihazdır.
Nükleer silahların yayılmasını kontrol eden anlaşmalar var mı?
Nükleer bombaların yıkıcı etkilerine ilişkin endişeler, hükümetleri silah kontrol anlaşmaları müzakere etmeye itmiştir. Bunların ilklerinden bazıları 1963 tarihli Kısmi Nükleer Deneme Yasağı Antlaşması ve 1968 tarihli Nükleer Silahların Yayılmasının Önlenmesi Anlaşmasıdır.
Nükleer silahlar ilk kez ne zaman test edildi?
Amerika Birleşik Devletleri'nde ilk nükleer bomba denemesi 16 Temmuz 1945'te New Mexico'nun güneyindeki Alamogordo Bombalama Alanı'nda gerçekleştirildi. Testin kod adı Trinity idi.
En çok nükleer silaha sahip ülkeler
Soğuk Savaş sırasında en fazla nükleer silaha sahip olan ülke Sovyetler Birliği'ydi. Sovyet stoku 1988'de yaklaşık 33,000 operasyonel savaş başlığıyla zirveye ulaşmış, daha önce konuşlandırılmış ancak sökülmemiş 10,000 savaş başlığı da buna eklenmiştir. ABD'nin stokları ise 1966 yılında 32,000'den fazla nükleer savaş başlığı ile zirveye ulaşmıştır.
Nükleer bomba ile nükleer silah arasındaki fark nedir?
Nükleer bomba, özellikle büyük miktarda enerji üretmek için nükleer reaksiyonları kullanan patlayıcı cihazı ifade ederken, nükleer silah daha geniş anlamda bombalar, füzeler ve savaş başlıkları da dahil olmak üzere yıkıcı etkilerini elde etmek için nükleer teknolojiyi kullanan her türlü silahı ifade eder.
Bir nükleer bomba nasıl çalışır?
Bir nükleer bomba, patlama şeklinde muazzam miktarda enerji açığa çıkarmak için nükleer reaksiyonları kullanarak çalışır. Bu tipik olarak ya atom çekirdeklerini birbirinden ayırmayı içeren fisyon ya da atom çekirdeklerini bir araya getirmeyi içeren füzyon yoluyla gerçekleştirilir. Her iki durumda da sonuç, yıkıcı amaçlar için kullanılabilecek bir enerji salınımıdır.
Başlıca nükleer silah türleri nelerdir?
Başlıca nükleer silah türleri arasında fisyon bombaları, füzyon bombaları ve termonükleer silahlar bulunmaktadır. Fisyon bombaları en basit türdür ve enerji açığa çıkarmak için nükleer fisyona dayanırken, füzyon bombaları daha karmaşıktır ve enerji açığa çıkarmak için atom çekirdeklerinin füzyonuna dayanır. Termonükleer silahlar en gelişmiş türdür ve daha da güçlü patlamalar yaratmak için hem fisyon hem de füzyon reaksiyonlarının unsurlarını birleştirir.
Kaynaklar:
- Atomic Heritage Foundation – Science Behind the Atom Bomb
- The Ohio State University – eHistory – The Story of the Atomic Bomb